Лаборатория генетических основ биоразнообразия
Лаборатория создана в 2006 г.
Заведующий лабораторией
доктор биологических наук,
профессор Дмитрий Владимирович Муха
E-mail: dmitryVmukha(at)gmail.com
Сотрудники:
| заведующий лабораторией | Муха Дмитрий Владимирович |
| научный сотрудник | Фирсов Сергей Юрьевич |
| младший научный сотрудник | Рощина Наталья Викторовна |
| младший научный сотрудник | Кошерова Карина Амуровна |
| лаборант | Афанасьева Вера Константиновна |
Основные направления научных исследований:
1) Исследование структурно-функциональной организации и эволюционной изменчивости мультигенных семейств (на примере кластеров генов рибосомной РНК и мобильных генетических элементов генома насекомых);
2) Разработка новых молекулярно-генетических маркеров для решения задач популяционной генетики насекомых;
3) Исследование особенностей взаимодействия вирус/хозяин;
4) Исследование биологической роли и функциональной активности двухцепочечной РНК эукариот;
5) Разработка новой платформы для получения вакцинных препаратов на основе вирусоподобных частиц (ВПЧ).
Наиболее важные достижения подразделения
1. Исследована структурно-функциональная организация и эволюционная изменчивость внутренних и внешних транскрибируемых спейсеров рДНК близкородственных видов тараканов (отряд Blattodea).
Предложена новая модель эволюционной изменчивости мультигенных семейств, названная «магнификация и фиксация».
Mukha D.V., Mysina V., Mavropulo V., Schal C. Structure and molecular evolution of the ribosomal DNA external transcribed spacer in the cockroach genus Blattella. Genome. 2011; 54(3): 222-234. doi: 10.1139/G10-112.
2. Исследована структурно-функциональная организация и эволюционная изменчивость R1/R2 ретротранспозонов насекомых – представителей отряда Blattodea. Предложена новая модель транспозиции этого типа мобильных элементов, основанная на рекомбинации между сестринскими хроматидами.
Mukha D.V., Pasyukova E.G., Kapelinskaya T.V., Kagramanova A.S. Endonuclease domain of the Drosophila melanogaster R2 non-LTR retrotransposon and related retroelements: a new model for transposition. Front Genet. 2013; 4:63.
doi: 10.3389/fgene.2013.00063.
3. Впервые описаны короткие диспергированные элементы SINEs (Sbg1 – Sbg9) в геноме рыжего таракана B. germanica. Показано, что все описанные SINEs имеют промоторы тРНК, и начало их транскрипции начинается на 11 п.н. выше «А»-бокса этих промоторов. Концевые последовательности Sbg2 и Sbg7 представляют собой поли(А)-последовательности, тогда как все остальные SINE B. germanica в этой структурной части ретротранспозонов содержат короткие тандемные повторы (STR). Показано, что некоторые из описанных SINEs и их вырожденные копии локализованы как в интронах генов, так и в локусах, известных как кластеры piРНК (piwi-interacting RNA). Показано, что piРНК, происходящие из кластеров piRNA, картируются на семь из девяти описанных нами типов SINEs, включая копии SINEs, локализованные в интронах генов. Мы предполагаем, что SINEs, локализованные в интронах определенных генов, могут регулировать уровень экспрессии этих генов с помощью молекулярного механизма, связанного с PIWI.
Firsov SY, Kosherova KA, Mukha DV. Identification and functional characterization of the German cockroach, Blattella germanica, short interspersed nuclear elements. PLoS One. 2022 Jun 13;17(6):e0266699. doi: 10.1371/journal.pone.0266699.
4. Проведено исследование структуры популяций рыжего таракана (Blattella germanica). В исследовании использовали три типа молекулярно-генетических маркеров: нетранскрибируемый спейсер рДНК, микросателлитные последовательности, 5'-укороченные копии R2 ретротранспозонов.
Показано, что наиболее информативным является анализ полиморфизма 5'-укороченных копий мобильных элементов.
Оюн Н. Ю., Загоскина А. С., Муха Д. В. (2018) Анализ наследования 5’-укороченных копий R2 ретротранспозона в ряду поколений рыжего таракана Blattella germanica // Генетика, том 54, № 12, с. 1–8. DOI: 10.1134/S0016675818120111
Vargo E.L., Crissman J.R., Booth W., Santangelo R.G., Mukha D.V., Schal C. (2014) Hierarchical genetic analysis of German cockroach (Blattella germanica) populations from within buildings to across continents // PLoS One., 9(7):e102321. doi: 10.1371/journal.pone.0102321.
Mukha D.V., Kagramanova A.S., Lazebnaya I.V., Lazebnyi O.E., Vargo E.L., Schal C. Intraspecific variation and population structure of the German cockroach, Blattella germanica, revealed with RFLP analysis of the non-transcribed spacer region of ribosomal DNA. Med Vet Entomol. 2007; 21(2): 132-140.
5. Открыт новый вирус, инфицирующий рыжего таракана (BgDV1). Описаны структурная организация и стратегия экспрессии этого вируса. Для изучения функции белков, кодируемых геномом BgDV1, получены трансгенные линии дрозофил, содержащие в геноме кДНК генов как регуляторных, так и капсидных белков изучаемого вируса.
Mukha D.V., Chumachenko A.G., Dykstra M.J., Kurtti T.J., Schal C. Characterization of a new densovirus infecting the German cockroach, Blattella germanica.
J Gen Virol. 2006;87(Pt 6):1567-1575.
Kapelinskaya T.V., Martynova E.U., Schal C., Mukha D.V. Expression strategy of densonucleosis virus from the German cockroach, Blattella germanica. J. Virol. 2011;85(22):11855-11870. doi: 10.1128/JVI.05523-11.
6. Исследованы закономерности экспрессии капсидных белков денсовируса рыжего таракана Blattella germanica в клетках млекопитающих и дрожжей.
Показана, функциональная значимость сигналов ядерной локализации (NLS и NES) во внутриклеточной компартментализации капсидных белков.
Kozlov E.N., Martynova E.U., Popenko V.I., Schal C., Mukha D.V. (2018) Intracellular Localization of Blattella germanica Densovirus (BgDV1) Capsid Proteins //
Viruses, 10(7). pii: E370. doi: 10.3390/v10070370.
Мартынова Е. У., Зотова М. И., Тростников М. В., Муха Д. В. (2018) Гетерологичная экспрессия капсидного белка VP3 денсовируса рыжего таракана в клетках дрожжей Saccharomyces cerevisiae: анализ внутриклеточной локализации // Генетика, 2018, том 54, Приложение, с. S5–S9.
7. Показано, что семенная жидкость человека содержит большое количество двухцепочечной РНК (dsRNA). В настоящее время в лаборатории исследуются особенности нуклеотидного состава описанных молекул и их потенциальная биологическая роль.
Zagoskin M.V., Davis R.E., Mukha D.V. (2017) Double stranded RNA in human seminal plasma. Front Genet. 8:154. doi: 10.3389/fgene.2017.00154.
8. Показано, что при экспрессии капсидных белков BgDV1 в клетках дрожжей Saccharomyces cerevisiae происходит формирование вирусоподобных частиц (ВПЧ). В настоящее время разрабатываются методические подходы, позволяющие экспонировать на поверхности формируемых ВПЧ чужеродные антигенные детерминанты. Предполагается, что изучаемые «гибридные» ВПЧ могут быть использованы в качестве вакцинных препаратов нового поколения.
(неопубликованные данные)
Избранные публикации
1) Firsov SY, Kosherova KA, Mukha DV. Identification and functional characterization of the German cockroach, Blattella germanica, short interspersed nuclear elements. PLoS One. 2022 Jun 13;17(6):e0266699. doi: 10.1371/journal.pone.0266699.
2) Kapun M, Nunez JCB, Bogaerts-Márquez M, Murga-Moreno J, Paris M, Outten J, Coronado-Zamora M, Tern C, Rota-Stabelli O, García Guerreiro MP, Casillas S, Orengo DJ, Puerma E, Kankare M, Ometto L, Loeschcke V, Onder BS, Abbott JK, Schaeffer SW, Rajpurohit S, Behrman EL, Schou MF, Merritt TJS, Lazzaro BP, Glaser-Schmitt A, Argyridou E, Staubach F, Wang Y, Tauber E, Serga SV, Fabian DK, Dyer KA, Wheat CW, Parsch J, Grath S, Veselinovic MS, Stamenkovic-Radak M, Jelic M, Buendía-Ruíz AJ, Gómez-Julián MJ, Espinosa-Jimenez ML, Gallardo-Jiménez FD, Patenkovic A, Eric K, Tanaskovic M, Ullastres A, Guio L, Merenciano M, Guirao-Rico S, Horváth V, Obbard DJ, Pasyukova E, Alatortsev VE, Vieira CP, Vieira J, Torres JR, Kozeretska I, Maistrenko OM, Montchamp-Moreau C, Mukha DV, Machado HE, Lamb K, Paulo T, Yusuf L, Barbadilla A, Petrov D, Schmidt P, Gonzalez J, Flatt T, Bergland AO.
Drosophila Evolution over Space and Time (DEST) - A New Population Genomics Resource. Mol Biol Evol. 2021 Sep 1:msab259. doi: 10.1093/molbev/msab259.
3) Zagoskina, A.; Firsov, S.; Lazebnaya, I.; Lazebny, O.; Mukha, D.V. R2 and Non-Site-Specific R2-Like Retrotransposons of the German Cockroach, Blattella germanica. Genes, 2020. 11, 1202. https://doi.org/10.3390/genes11101202.
4) Kozlov E.N., Martynova E.U., Popenko V.I., Schal C., Mukha D.V. Intracellular Localization of Blattella germanica Densovirus (BgDV1) Capsid Proteins // Viruses, 2018. 10(7). pii: E370. doi: 10.3390/v10070370.
5) Zagoskin M.V., Davis R.E., Mukha D.V. Double Stranded RNA in Human Seminal Plasma. Front Genet. 2017. 8:154. doi: 10.3389/fgene.2017.00154.
6) Martynova E. U., Schal C., Mukha D. V. Effects of recombination on densovirus phylogeny // Arch. Virol., 2016. 161(1):63-75. doi: 10.1007/s00705-015- 2642-5.
7) Zagoskin M.V., Lazareva V.I., Grishanin A.K., Mukha D.V. Phylogenetic information content of Copepoda ribosomal DNA repeat units: ITS1 and ITS2 impact. Biomed Res Int. 2014;2014:926342. doi: 10.1155/2014/926342.
8) Vargo E.L., Crissman J.R., Booth W., Santangelo R.G., Mukha D.V., Schal C. Hierarchical genetic analysis of German cockroach (Blattella germanica) populations from within buildings to across continents. PLoS One. 2014 Jul 14;9(7):e102321. doi: 10.1371/journal.pone.0102321.
9) Cotmore S. F., Agbandje-McKenna M., Chiorini J. A., Mukha D. V., Pintel D. J., Qiu J., Soderlund-Venermo M., Tattersall P., Tijssen P., Gatherer D., Davison A. J. The family Parvoviridae. // Archives of Virology, 2014, 159(5): 1239–1247 DOI: 10.1007/s00705-013-1914-1.
10) Mukha D.V., Pasyukova E.G., Kapelinskaya T.V., Kagramanova A.S. Endonuclease domain of the Drosophila melanogaster R2 non-LTR retrotransposon and related retroelements: a new model for transposition. Front Genet. 2013; 4:63. doi: 10.3389/fgene.2013.00063.
11) Kapelinskaya T., Martynova E., Schal C., and Mukha D. Expression strategy of densonucleosis virus from the German cockroach, Blattella germanica. // Journal of Virology, 2011, V. 85(22), P. 11855-11870.
12) Mukha D. V., Mysina V., Mavropulo V., Schal C. Structure and molecular evolution of the ribosomal DNA external transcribed spacer in the cockroach genus Blattella. // Genome, 2011. V. 54, P. 222–234.
13) Booth, W., Santangelo, R.G., Vargo, E.L., Mukha, D.V. and Schal, C. Population genetic structure in German cockroaches, Blattella germanica: Differentiated islands in an agricultural landscape. // Journal of Heredity, 2011, V. 102, P. 175–183. (doi:10.1093/jhered/esq108).
14) Crissman J. R., W. Booth, R. G. Santangelo, D. V. Mukha, E. L. Vargo and C. Schal. Population genetic structure of the German cockroach (Blattodea: Blattellidae) in apartment buildings. // Journal of Medical Entomology, 2010, V.47, P. 553–564.
15) Pasyukova E. G., Mukha D.V. Reovirus-like double stranded RNA fractions in a Drosophila melanogaster line containing individual second chromosome from natural population // In book: Insect Viruses: Detection, Characterization and Roles, 2009, pp. 157-164.
16) Mukha D.V., Kagramanova A.S., Lazebnaya I.V., Lazebnyi O.E., Vargo E.L., Schal C. Intraspecific variation and population structure of the German cockroach, Blattella germanica, revealed with RFLP analysis of the non-transcribed spacer region of ribosomal DNA. 2007, Med Vet Entomol., 21(2):132-40.
17) Mukha D.V., Chumachenko A. G., Dykstra M. J., Kurtti T. J. and Schal C. Characterization of a new densovirus infecting the German cockroach, Blattella germanica. Journal of General Virology, 2006, 87:1567-1575.
18) Mukha D.V., Wiegmann B.M., Schal C. Evolution and phylogenetic information content of the ribosomal DNA repeat unit in the Blattoidea (Insecta) Insect Biochemistry and Molecular Biology. 2002. V. 32. P. 951-960.
19) Mukha D.V., Sidorenko A.P., Lazebnaya I.V., Wiegmann B.M., and Schal C. Analysis of intraspecies polymorphism in the ribosomal DNA cluster of the cockroach Blattella germanica. Insect Molecular Biology. 2000, 9: 217-222.